Fontes 24V: Um Guia Completo

As fontes 24V são componentes essenciais em diversas aplicações, estando presentes desde equipamentos industriais de grande porte até mesmo na automação residencial.

Mas o que é uma fonte de alimentação? Uma fonte nada mais é que um dispositivo eletrônico que recebe uma tensão de entrada e converte para uma tensão de saída, com o propósito de fornecer energia para uma carga, que pode ser um dispositivo eletrônico ou elétrico.

Neste guia completo, exploraremos o universo das fontes 24V, desvendando seus segredos e fornecendo o conhecimento necessário para escolher a fonte ideal para suas necessidades.

As principais características das Fontes 24V

Antes de mergulharmos nos aspectos mais técnicos das fontes 24V, vamos explicar alguns termos importantes que te acompanharão nesta jornada:

Tensão de Entrada

É a tensão de alimentação que a fonte recebe na sua entrada, essa normalmente é alternada monofásica (110V ou 220V) ou trifásica (380V ou 440V), mas também pode ser contínua.

No geral, é escolhida de acordo com a alimentação disponível no local de instalação.

Tensão de Saída

A diferença de potencial fornecida pela fonte aos dispositivos conectados, neste caso, 24 volts.

Corrente de Saída

A quantidade de amperes que a fonte pode fornecer a uma carga, essa informação é extremamente importante para o correto dimensionamento do seu sistema.

Mas como é possível estipular esse valor? Simples, a corrente de saída de uma fonte de 24V é determinada pela soma das correntes consumidas pelos dispositivos conectados a ela.

Por exemplo, vamos dizer que você pretende alimentar uma máquina contendo um CLP Wago Compact Controller 100, dois sensores indutivos Balluff BES0068 e três relés de interface Wago 857-304.

Primeiramente, é necessário encontrar as especificações desses itens nos seus manuais ou diretamente em seus invólucros. Conforme exemplo a seguir:


Informações do CLP CC100	Informações sensor indutivo BES0068

Informações relé 857-304

Em seguida, multiplicamos a quantidade de dispositivos por suas respectivas correntes de consumo e fazemos uma soma simples. Para esse caso, teríamos:

Corrente Total = Corrente CLP + 2 x Corrente Sensor Indutivo + 3 x Corrente Relé

Corrente Total = 500mA + 2 x 200mA + 3 x 10mA = 930mA

Assim, a fonte ideal para essa aplicação deverá fornecer no mínimo 930mA. Como não existem fontes com essa especificação, buscamos a fonte comercial com corrente nominal superior a esse valor, nesse caso, uma fonte de 1A.

Potência

É uma grandeza elétrica que mede a capacidade da fonte de fornecer energia em um intervalo de tempo, calculada pelo produto da tensão de saída pela corrente de saída (P = V x I).

Eficiência

A porcentagem de energia da entrada que é efetivamente convertida em energia útil para os dispositivos conectados em sua saída.

Informação extremamente importante nos dias atuais, visto que uma maior eficiência energética implica em um menor consumo, diminuindo o gasto com luz e reduzindo o impacto ambiental gerado pelo seu processo.

Além disso, uma fonte mais eficiente gera menos calor para o seu painel, consequentemente, você terá menos custos com a climatização do mesmo.

Fator de Potência

É uma medida de 0 a 1 que determina a eficiência com que a fonte utiliza a energia da rede elétrica. Ele é definido matematicamente como:

Sendo:

Potência Ativa (P), aquela que realiza trabalho, como iluminação, aquecimento e movimento de motores
Potência Reativa (Q), potência que não realiza trabalho, utilizada para manter os campos eletromagnéticos dos dispositivos, como em motores e transformadores
Potência Aparente (S), é a combinação da potência real e da potência reativa

Temperatura de Trabalho

Essa é a faixa de temperatura que a fonte pode de fato operar. Caso ela trabalhe fora dos limites estipulados por essa especificação, a fonte vai ter redução da eficiência, da corrente nominal e da vida útil dos seus componentes internos, além do risco de incêndio causado por superaquecimento.

MTBF

O MTBF é uma sigla para Mean Time Between Failure, que em português significa Tempo Médio Entre Falhas. É uma métrica estatística usada para estipular a vida útil média de um sistema, sendo ela calculada através de testes de stress realizados em laboratório padronizados pela IEC 61124:2023.

Dessa forma, um modelo de fonte que possui maior MTBF em relação a outra, vai durar mais na média.

Tipos de Fontes

Fontes Lineares: Compostas por um transformador de entrada, uma ponte retificadora, um capacitor de filtragem e um regulador de tensão. São mais simples e baratas, porém menos eficientes e com maior geração de calor.

Linear vs. Switching Power Supplies: Key Differences ExplainedDifference between Linear Power Supply and Switching Power Supply - How Linear Power Supply (Series Power Supply) Works

Fontes Chaveadas: Também possuem uma ponte retificadora e um capacitor de filtragem em sua entrada. Porém, a tensão de saída é monitorada e regulada através de um circuito PWM. São mais eficientes, compactas e com menor geração de calor.

Difference between Linear Power Supplies and Switching Power Supplies - How Switching Power Supplies Work

Recursos Adicionais de Fontes de Alimentação

Proteção contra Curto-Circuito: Evita danos à fonte e aos dispositivos conectados a ela em caso de curto-circuito, além de reduzir o risco de incêndios.
Proteção contra Sobrecarga: Em caso de sobrecarga, a fonte é desligada automaticamente.
Tipo de Conexão: Atualmente, existem fontes de alimentação com diversos tipos de conexão, com os principais sendo parafuso, mola e alavanca. Esse é um aspecto que deve ser pensado com carinho, fontes com conexões a parafuso podem ser mais econômicas inicialmente, mas são suscetíveis a problemas de mau contato ao longo do tempo, especialmente em ambientes com vibração ou variação de temperatura.
Estabilização de Tensão: Garante que a tensão de saída permaneça constante mesmo com variações na tensão de entrada. Evitando que surtos afetem os circuitos alimentados pela fonte.
Potência Estabilizada: Caso a carga exija uma corrente superior à corrente nominal da fonte, a tensão de saída é reduzida, visando manter a potência constante.
Tensão de Saída Regulável: Muito útil para aplicações na qual a carga está distante e a resistência dos condutores é significativa. Dessa forma, a saída pode ser ajustada para que a carga opere exatamente na sua tensão nominal.
Proteção contra Ruído Eletromagnético: Característica interessante para fontes que serão instaladas próximas de circuitos de potência ou subestações.
Monitoramento Remoto: Com a busca pelo aumento de produtividade e o consequente avanço da indústria 4.0, o monitoramento remoto tornou-se um recurso extremamente valioso. Visto que, a capacidade de diagnosticar precocemente problemas em uma linha de produção pode prevenir paradas não programadas e evitar perdas significativas no seu processo.